Các nhà nghiên cứu từ Đại học Queen Mary London cùng một nhóm khoa học quốc tế đã xác định quỹ đạo ngược của GJ 3090 b, một hành tinh có kích thước tương đương sao Hải Vương.
Đây là trường hợp đầu tiên được biết đến về một hành tinh quay theo quỹ đạo ngược quanh một sao lùn M, nhóm sao nhỏ, lạnh và chiếm phần lớn số lượng sao trong Dải Ngân Hà.
Phát hiện đặt ra một câu hỏi lớn: Vì sao GJ 3090 b lại có quỹ đạo kỳ lạ đến như vậy?
GJ 3090 b đi ngược chiều với ngôi sao chủ
Khi một ngôi sao và các hành tinh xung quanh hình thành từ cùng một đĩa khí và bụi đang quay, các hành tinh thường được kỳ vọng sẽ chuyển động quanh ngôi sao theo cùng chiều với hướng quay của ngôi sao.
Đây là hệ quả tự nhiên của quá trình hình thành hệ hành tinh từ một đĩa vật chất có momen động lượng chung.
Tuy nhiên, GJ 3090 b không tuân theo quy luật đó.
Ngôi sao chủ của nó là một sao lùn M, loại sao có nhiệt độ bề mặt thấp hơn Mặt Trời và phổ biến trong thiên hà của chúng ta. GJ 3090 b quay quanh ngôi sao này theo hướng ngược lại, hay còn gọi là quỹ đạo nghịch hành.
Điều đáng chú ý không chỉ nằm ở việc hành tinh này nghiêng mạnh so với ngôi sao.
Các phép đo cho thấy mặt phẳng quỹ đạo của nó thực sự có hướng gần như đối nghịch với hướng quay của sao chủ.
Tiến sĩ Andrew Winter, tác giả chính của nghiên cứu đến từ Đại học Queen Mary London, cho biết đây là một hệ hành tinh đặc biệt, bởi hành tinh không đơn thuần nghiêng so với ngôi sao mà còn chuyển động theo hướng ngược lại.
Điều này lập tức đặt ra câu hỏi về cơ chế hình thành quỹ đạo bất thường như vậy.
Để xác định chính xác hướng chuyển động của GJ 3090 b, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các quan sát có độ phân giải cao từ NIRPS, một máy quang phổ cận hồng ngoại có khả năng phân tách ánh sáng thành các bước sóng thành phần.
Những dữ liệu này cho phép các nhà thiên văn nghiên cứu chuyển động của hành tinh theo không gian 3 chiều thay vì chỉ quan sát quỹ đạo từ một góc nhìn giới hạn.
Kết quả cho thấy độ xiên quỹ đạo, tức góc giữa trục quay của ngôi sao và trục quỹ đạo của hành tinh, vào khoảng 136 độ. Một quỹ đạo có góc xiên vượt quá 90 độ được xem là nghịch hành.
Vì vậy, con số 136 độ là bằng chứng rõ ràng cho thấy GJ 3090 b đang quay quanh ngôi sao theo hướng ngược với chiều quay của sao chủ.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Astronomy & Astrophysics Letters, mở ra một hướng tiếp cận mới để tìm hiểu nguồn gốc của những hệ hành tinh có kiến trúc khác thường.
GJ 3090 b “sinh ra” với quỹ đạo ngược?
Một trong những giả thuyết được nhóm nghiên cứu xem xét là GJ 3090 b có thể đã hình thành ngay từ đầu với quỹ đạo đặc biệt này, thay vì bị đẩy sang quỹ đạo nghịch hành bởi một sự kiện dữ dội xảy ra sau đó.
Theo kịch bản này, ngôi sao GJ 3090 có thể đã thu nhận thêm một lượng khí và bụi từ môi trường xung quanh trong giai đoạn đầu hình thành hệ sao.
Phần vật chất mới này có thể tạo thành một đĩa thứ hai, nhưng lại nghiêng theo một hướng khác so với đĩa vật chất ban đầu.
Nếu các hành tinh hình thành từ đĩa thứ hai, chúng có thể thừa hưởng hướng chuyển động của chính đĩa đó.
Trong trường hợp GJ 3090 b, điều này có thể giải thích tại sao hành tinh sở hữu một quỹ đạo nghịch hành cực đoan.
Phó Giáo sư Vincent Bourrier thuộc Đại học Geneva nhận định rằng, ý tưởng một hệ hành tinh có thể được tái cấu trúc từ một đĩa thứ hai với hướng quay khác biệt đặc biệt đáng chú ý.
Điều này cho thấy môi trường xung quanh một ngôi sao trẻ có thể đóng vai trò lớn hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây trong việc quyết định cấu trúc của các hệ hành tinh.
Nếu giả thuyết này đúng, quỹ đạo của GJ 3090 b có thể là một “hóa thạch” ghi lại lịch sử hình thành hệ sao. Nói cách khác, quỹ đạo ngược của hành tinh có thể lưu giữ dấu vết về nguồn vật chất đã tạo nên nó.
Tuy nhiên, vẫn còn một cơ chế khác có thể tạo ra quỹ đạo nghịch hành: tương tác hấp dẫn.
Một hành tinh khổng lồ nằm ở khoảng cách xa hoặc một ngôi sao đồng hành đủ lớn có thể tác động hấp dẫn lên hành tinh trong thời gian dài.
Những tương tác như vậy có khả năng làm thay đổi mạnh hướng của quỹ đạo, thậm chí khiến mặt phẳng quỹ đạo nghiêng đến mức hành tinh chuyển sang chuyển động nghịch hành.
Đây là một trong những cơ chế thường được sử dụng để giải thích sự tồn tại của các hành tinh có quỹ đạo cực đoan.
Vì vậy, nhóm nghiên cứu đã tìm kiếm trong hệ GJ 3090 một ngôi sao đồng hành ở khoảng cách lớn hoặc một hành tinh bên ngoài đủ khối lượng để gây ra độ nghiêng bất thường của GJ 3090 b.
Nhưng kết quả lại không tìm thấy bằng chứng thuyết phục cho một vật thể như vậy.
Điều này cho thấy các nhà khoa học có thể cần xem xét một cách khác về quá trình hình thành kiến trúc đặc biệt của hệ GJ 3090.
Sao lùn M có thể chứa thêm nhiều bí mật
GJ 3090 b còn giữ một kỷ lục đáng chú ý khác. Đây là hành tinh nhỏ nhất quay quanh sao lùn M mà các nhà thiên văn đã đo được độ xiên quỹ đạo theo cả ba chiều không gian.
Kết quả này cũng cho thấy giá trị của các quan sát cận hồng ngoại trong việc nghiên cứu những hệ hành tinh xoay quanh sao lùn M.
Do sao lùn M nhỏ, lạnh và rất phổ biến, việc hiểu cách các hành tinh hình thành quanh chúng có ý nghĩa quan trọng đối với nghiên cứu sự đa dạng của các hệ hành tinh trong thiên hà.
Những quan sát tiếp theo sẽ đóng vai trò quyết định trong việc kiểm chứng giả thuyết về “đĩa thứ hai” lệch hướng.
Các nhà khoa học cần xác định liệu hệ GJ 3090 thực sự có thể hình thành từ một đĩa vật chất thứ hai hay không, đồng thời tìm kiếm những hệ hành tinh khác có cấu trúc quỹ đạo cực đoan tương tự.
Nếu những trường hợp như GJ 3090 b được phát hiện thêm, chúng có thể buộc các nhà thiên văn phải điều chỉnh cách nhìn về quá trình hình thành hệ hành tinh.
Thay vì luôn hình thành trong một cấu trúc ổn định và đồng phẳng, một số hệ có thể trải qua lịch sử phức tạp hơn nhiều, trong đó vật chất từ môi trường xung quanh góp phần định hình quỹ đạo của các thế giới ngay từ những giai đoạn đầu tiên.
(Theo SciTechDaily, Space, Astronomy)
.svg){kind=icon}
